Unidade I - Introdução

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Arquitetura de Redes de 
Computadores
Unidade I – Introdução e Arquitetura de Camadas
Prof Sérgio Cardoso
ssilva@unicarioca.edu.br
O que é uma rede de computadores?
3
Uma infinidade de siglas?
Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 3
BGP
ARP
HTTP
DNS
PPP
OSPF
DHCP
TCP
UDP
SMTP
FTP
SSH
MAC
IP
RIP
NAT
CIDR
VLAN VTP
NNTP
IMAP
RED
ECN
SACK
SNMP
TLS
SIP IPX
STUN
RTP
RTSP
RTCP
PIM
IGMP
ICMP
MPLS
LDP
HIP
LLDP
BFD
4
Uma pilha de formatos de 
cabeçalhos?
Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 4
5
Cabeçalho TCP/IP com Lego
Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 5
6
Diversas “Caixas Preta”
Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 6
Router Switch
Firewall
NAT
Load
balancer
DHCP
server
DNS
server
Bridge
Hub
Repeater
ProxyWAN
accelerator
Gateway
Intrusion
Detection
System
Packet
shaper
Route
Reflector
Label
Switched
Router Scrubber
Packet
sniffer
Deep
Packet
Inspection
7Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 7
Definições
▪ Redes de Computadores: 
➢ Conjunto de módulos processadores interligados por um sistema de 
comunicação capazes de trocar informações e compartilhar 
recursos.
▪ Sistema de Comunicação:
➢ Arranjo topológico que interliga os módulos processadores através 
de enlaces e regras (protocolos) para organizar a comunicação.
8Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 8
Visão Geral
▪ Protocolos de Comunicação
➢ Regras bem definidas
➢ Padronização para as interfaces
Protocolo Descrição
V.90V.92 Modens (conexões discadas)
PPP Conexões discadas
IP Transportar informação da origem ao destino
TCP Confiabilidade da transmissão
HTTP Transportar páginas na Internet
PROTOCOLOS DEFINEM OS FORMATOS, A ORDEM DAS MENSAGENS
ENVIADAS E RECEBIDAS PELAS ENTIDADES DE REDE E AS AÇÕES A 
SEREM TOMADAS NA TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO DE MENSAGENS
9Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 9
Classificação das Redes
▪ Podem ser classificadas por:
➢ Meios de transmissão
➢ Arquitetura de Rede
➢ Extensão Geográfica
➢ Topologia
10Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 10
Tipos de tráfego
▪ Rajada
➢ Informações são enviadas durante certo período de tempo;
➢ A rede pode ficar ociosa quando não há tráfego.
➢ Exemplo:
❑ Serviço Web
❑ Serviço de correio
▪ Fluxo Contínuo
➢ As informações são enviadas seguindo um fluxo contínuo
➢ Exemplo:
❑ Youtube
❑ VoIP
❑ Videoconferência
❑ Vídeo sobre demanda
11Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 11
Parâmetros para Avaliação
▪ Diferentes tipos de redes
➢ Vantagens e desvantagens
➢ Parâmetros para comparação
❑ Custo
❑ Retardo
❑ Desempenho
❑ Escalabilidade
❑ Disponibilidade / Confiabilidade
❑ Segurança
❑ Padronização
12Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 12
Modelo em camadas
▪ Redes de computadores são sistemas complexos
➢ Decomposição dos sistemas em elementos realizáveis
➢ Solução baseada no princípio “Dividir para Conquistar”
▪ Maioria das redes são organizadas como uma série de camadas
➢ Permite a divisão de um problema grande e complexo
➢ Facilidade de modificação e validação
▪ Cada camada implementa um serviço
➢ Cada camada utiliza os serviços oferecidos pela camada 
imediatamente inferior
➢ e oferece seus serviços à camada imediatamente superior.
➢ Comunicação vertical
▪ Camada N de um dispositivo comunica com a camada N de outro 
dispostivo, virtualmente
➢ Comunicação horizontal
13Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 13
Elementos de uma camada
▪ Cada camada é composta pelos seguintes elementos básicos:
➢ Serviços
➢ Protocolos
➢ Interface (SAP - Service Access Point)
Usuário do
serviço (N)
Camada N
Interface N (ponto de acesso ao serviço N)
Serviços da
Camada (N)
protocolo da Camada N
Interface N-1 (ponto de acesso ao serviço N-1)
14Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 14
Elementos de uma camada
▪ Serviços:
➢ Conjunto de funções oferecidas em determinada camada (usuário –
fornecedor)
➢ Sentido vertical ( n-1 ► n ► n+1 )
❑ Mesmos dispositivos/computadores
▪ Protocolos:
➢ Conjunto de regras para controlar o formato e o significado das 
mensagens transportadas entre as entidades pares
➢ Sentido horizontal ( n ►n )
❑ Dispositivos/computadores diferentes
➢ Pilha de protocolos: 
❑ Conjunto implementado por todas as camadas do modelo
▪ Interface (SAP):
➢ Ponto de comunicação entre as camadas adjacentes
➢ Passagem das informações necessárias a execução do serviço 
15Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 15
Camadas, Protocolos e Interfaces
Sistema A Sistema B
Protocolo de Nível 2
Interface 1/2
Camada 1 Camada 1
Interface 1/2
Interface 2/3
Camada 2 Camada 2
Interface 2/3
Protocolo de Nível 3
Interface 3/4
Camada 3 Camada 3
Interface 3/4
Camada 4 Camada 4
Protocolo de Nível 4
Protocolo de Nível 1
MEIO FÍSICO
16Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 16
Modelo OSI
▪ Modelo OSI (Open System Interconnection)
➢ Na década de 70, a ISO desenvolveu a 
arquitetura RM-OSI
➢ Modelo define 7 camadas
➢ O modelo de referência OSI não especifica 
implementação, tecnologia ou interconexão 
de sistemas particulares, definindo somente o 
que cada camada (nível) deve fazer
➢ Diz “o que” a camada faz e não “como” ela o 
faz
➢ Modelo não obteve sucesso
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
Apresentação
Aplicação7
6
5
4
3
2
1
Modelo
OSI
17Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 17
O Modelo TCP/IP
▪ Criado pelo DoD (Departamento de Defesa dos Estados 
Unidos)
▪ Anterior ao modelo OSI ISO
▪ Possui 4 camadas:
➢ Intra-Rede (host-to-network ou acesso a rede)
➢ Inter-Rede (internet
➢ Transporte
➢ Aplicação 
18Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 18
OSI X TCP/IP
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Físico
Arquitetura OSI
Aplicação
Transporte
Inter-Rede
Intra-Rede
Arquitetura Internet
19Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 19
Encapsulamento
▪ Modelo Internet (TCP/IP) (cont.)
➢ Encapsulamento no modelo Internet
Dado
Dado
Dado
Dado
Dado
CA
CA
CA
CA
Cab. TCP
Cab. TCP
Cab. TCP
CA
CA
CACab. IP
Cab. IP
Cab. acesso Acesso à rede
Rede
Transporte
Aplicação
Usuário
Mensagem
Segmento
Datagrama
Quadro
20Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 20
Padrão IEEE 802
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Físico
Arquitetura OSI
Físico
LLC
MAC
Arquitetura IEEE
21Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 21
Uma visão mais perto da estrutura da rede
▪ Borda da rede:
➢ aplicações e hospedeiros
▪ Núcleo da rede: 
➢ roteadores
➢ rede de redes
▪ Redes de acesso, meio físico:
➢ enlaces de comunicação
22
A Borda das Redes
▪ Sistemas finais:
➢ estações de trabalho, servidores, smartphones, etc...
➢ Executam programas da camada de aplicação
❑ Ex.: Web, e-mail
➢ Localizam-se nas extremidades da rede
▪ Dois paradigmas:
➢ Modelo cliente/servidor
❑ O cliente toma a iniciativa enviando pedidos que são respondidos 
por servidores
o Ex.: Web client (browser)/ server; e-mail client/server
➢ Modelo peer-to-peer:
❑ Mínimo (ou nenhum) uso de servidores dedicados
❑ Comunicação direta entre os dispostivos
o Ex.: Gnutella, KaZaA
Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 22
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Núcleo da rede
▪ Malha de roteadores 
interconectados
▪ Objetivo: 
➢ Mover pacotes entre 
roteadores da origem ao 
destino
▪ Podem ser baseadas em
➢ Redes datagrama
➢ Rede de circuitosvirtuais
Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 23
24Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 24
Redes de acesso e meio físico
▪ Como conectar o sistema final ao roteador de borda?
➢ Redes de acesso residencial
❑ Ex: Modem discado, ADSL, HFC
➢ Redes de acesso institucionais (escolas, bancos, empresas)
❑ Ex: Lan, Redes Metropolitanas
➢ Redes de acesso móveis
❑ Ex: WiFi, 3G
▪ Lembre-se :
➢ largura de banda (bits por segundo) da rede de acesso?
➢ Compartilhado ou dedicado?
25
Estrutura da Internet: rede de 
redes
▪ aproximadamente hierárquica
▪ no centro: ISPs de “nível 1” (p. e., Verizon, Sprint, AT&T, 
Cable and Wireless), cobertura nacional/internacional
➢ tratam uns aos outros como iguais
Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 25
ISP nível 1
ISP nível 1
ISP nível 1
interconexão de 
provedores de 
nível 1 (peer) 
privadamente
26
ISP nível 1: p. e., Sprint
Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 26
…
de/para clientes
parceria
de/para backbone
…
.
………
POP: ponto de presença
27
ISPs de nível 2
Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 27
▪ ISPs de nível 2: ISPs menores (geralmente regionais)
➢ conectam a um ou a mais ISPs de nível 1, possivelmente outros 
ISPs de nível 2
ISP nível 1
ISP nível 1
ISP nível 1
ISP nível 2ISP nível 2
ISP nível 2 ISP nível 2
ISP nível 2
ISP de nível 2 paga 
ao ISP nível 1 por 
conectividade com 
restante da 
Internet
❑ISP de nível 2 é 
cliente do provedor 
de nível 1
ISPs de nível 2 
também olham 
privadamente 
uns para os 
outros.
28
ISPs de nível 3 
Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 28
▪ ISPs de nível 3 e ISPs locais
➢ rede do último salto (“acesso”), mais próxima dos sistemas finais
ISP nível 1
ISP nível 1
ISP nível 1
ISP nível 2ISP nível 2
ISP nível 2 ISP nível 2
ISP nível 2
ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
local ISP
nível 3
ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISPs locais e 
de nível 3 são 
clientes de 
ISPs de 
camada mais 
alta 
conectando-os 
ao restante da 
Internet
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Passando pelos ISP
Prof Sergio Cardoso - Arquitetura de Redes de Computadores - Unidade I 29
▪ um pacote passa por muitas redes!
ISP nível 1
ISP nível 1
ISP nível 1
ISP nível 2ISP nível 2
ISP nível 2 ISP nível 2
ISP nível 2
ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
local ISP
nível 3
ISP
local
ISP
local
ISP
local